李研死后，汉武帝果然伤心欲绝，以皇后之礼厚葬，并亲自让画工绘制他印象中的李研形象，悬挂在甘泉宫中，旦夕徘徊瞻顾，低徊嗟叹。由于对李研的钟爱，汉武帝将李延年提升为协律都尉，对其弟李广利更是关爱，封为贰师将军。

　　汉武帝在李研死后，茶饭不思，于是招一个方士在宫中招神换魂，希望能见李研一面，方士折腾了三天三夜，灯烛辉煌，歌声喧天，忽然灯烛尽灭，浮云掩月，遥见纱帐中隐约一美人，武帝急呼夫人，却芳踪已无。终是这样一种虚无缥缈的相见，也让武帝眷恋不止，作诗以纪念：“是耶，非耶，立而望之，偏何姗姗来迟?”“姗姗来迟”成语出自于此。

　　《拾遗记》则说，汉武帝招的方士名叫董仲君，方士花了十年功夫在海外找到让魂魄依附的奇石，刻成李研的模样放在青纱帷幕之中，武帝高兴万分，想要走进李研身边，方士却说那石头有毒，靠近不得。汉武帝大失所望却又相思难耐，随后修筑了梦灵台，来祭奠李研。

　　汉武帝死后，托孤大臣霍光，请求继位的汉昭帝追封李研为皇后，并将其衣物与汉武帝合葬，以慰籍其相思之苦，真真的演绎了一段人鬼情未了的佳话。